1、第三章传感器第一节第一节 认识传感器认识传感器第二节第二节 传感器的应用传感器的应用知识点知识点 1 1 传感器传感器 1 1定义：定义：传感器是指这样一类元件：传感器是指这样一类元件：它能够感受诸它能够感受诸如如 力力 、温度、光、声、化学、温度、光、声、化学成分等成分等非电学非电学量，并能把它量，并能把它们按照一定的规律转换为电压、电流等们按照一定的规律转换为电压、电流等电学电学量，或转换为量，或转换为电路的电路的通断通断.把非电学量转换为电学量以后，就可以很方把非电学量转换为电学量以后，就可以很方便地进行测量、传输、处理和控制了便地进行测量、传输、处理和控制了.2 2组成：组成：传感器由
2、传感器由_、_和和_ _ 三三部分组成部分组成 3 3工作流程为：工作流程为：敏感元件敏感元件 转换元件转换元件转换电路转换电路知识点知识点 2 2 传感器的分传感器的分类类 1 1按被测量分类：按被测量分类：加速度传感器加速度传感器(即测量加速度的传即测量加速度的传感器感器)、速度传感器位移传感器压力传感器温度传、速度传感器位移传感器压力传感器温度传感器、负荷传感器、扭矩传感器等感器、负荷传感器、扭矩传感器等2 2按工作原理分类：按工作原理分类：电阻应变式传感器电阻应变式传感器(光敏电阻光敏电阻热敏电阻热敏电阻)压电式传感器电容式传感器涡流式传感压电式传感器电容式传感器涡流式传感器动圈式传感
3、器磁电式传感器差动变压器式传感器器动圈式传感器磁电式传感器差动变压器式传感器等等3 3按能量传递方式分类：按能量传递方式分类：有源传感器无源传感有源传感器无源传感器器种类种类原理原理适用范围适用范围温度传温度传感器感器把温度的高低转变成电把温度的高低转变成电信号信号空调机、电冰箱、微波炉、消毒空调机、电冰箱、微波炉、消毒碗柜等碗柜等光电传光电传感器感器把光学量转化为电学量把光学量转化为电学量自动冲水机、路灯的控制、鼠标自动冲水机、路灯的控制、鼠标器、光电计数器、烟雾报警器等器、光电计数器、烟雾报警器等生物传生物传感器感器利用各种生物或生物物利用各种生物或生物物质特性做成的，用以检质特性做成的，
4、用以检测测与识别生物体内化学成与识别生物体内化学成分的传感器分的传感器医疗卫生行业，医院中各种进行医疗卫生行业，医院中各种进行生化分析检验的仪器大多用到生生化分析检验的仪器大多用到生物传感器物传感器红外线红外线传感器传感器接收携带着信息的红外接收携带着信息的红外线，转换成电信号线，转换成电信号航空摄影，卫星遥感遥测，生命航空摄影，卫星遥感遥测，生命探测器，非接触式红外测温仪，探测器，非接触式红外测温仪，家电遥控器，防盗、防火报警器家电遥控器，防盗、防火报警器等等知识点知识点 3 3 常考的几种传感器常考的几种传感器二、常用传感器元器件工作原理二、常用传感器元器件工作原理1.1.光敏电阻：光敏电
5、阻：光敏电阻的材料是一种半导体，无光敏电阻的材料是一种半导体，无光照时，导电性能光照时，导电性能差差；随着光照的；随着光照的增强增强，导电，导电性变性变好好.光敏电阻能够把光照强弱这个光敏电阻能够把光照强弱这个 量转换为量转换为 这个电学量这个电学量.非电学非电学电阻电阻（将温度高低转变成电信号）（将温度高低转变成电信号）温度升高电阻增大温度升高电阻增大2、热敏电阻、热敏电阻（半导体材料）（半导体材料）一般随温度升高电阻减小一般随温度升高电阻减小3、金属热电阻、金属热电阻1 1用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是用遥控器调换电视机频道的过程，实际上就是传感器把光信号转化为电信号的过程，下列
6、属传感器把光信号转化为电信号的过程，下列属于这类传感器的是（于这类传感器的是（）A A红外线警报器红外线警报器 B B走廊照明灯的声控开关走廊照明灯的声控开关 C C自动洗衣机中的压力传感装置自动洗衣机中的压力传感装置 D D电饭煲中控制加热和保温的温控器电饭煲中控制加热和保温的温控器答案：答案：A AV2 2、下图是一个温度传感器的原理示意图下图是一个温度传感器的原理示意图,R,Rt t是是一个热敏电阻器。试说明传感器是如何把温度一个热敏电阻器。试说明传感器是如何把温度值转变为电信号的。值转变为电信号的。RtR 温度升高或降低导致温度升高或降低导致R Rt t阻值发生变化，使电路中阻值发生变
7、化，使电路中电流也发生变化，导致电流也发生变化，导致R R上的电压也发生改变，因此上的电压也发生改变，因此电压表读数将会发生变化，从而就将温度的化转变电压表读数将会发生变化，从而就将温度的化转变为电信号。为电信号。3 3 如图如图 所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中所示为光敏电阻自动计数器的示意图，其中R R1 1为光敏电阻，为光敏电阻，R R2 2为定值电阻，此光电计数器的基本工为定值电阻，此光电计数器的基本工作原理是作原理是A A当有光照射当有光照射R R1 1时，信号处理系统获得高电压时，信号处理系统获得高电压B B当有光照射当有光照射R R1 1时，信号处理系统获得低电压时，信号处
8、理系统获得低电压C C信号处理系统每获得一次低电压就计数一次信号处理系统每获得一次低电压就计数一次D D信号处理系统每获得一次高电压就计数一次信号处理系统每获得一次高电压就计数一次答案：BD解析：解析：有光照时，有光照时，R R1 1 的电阻较小，电路中的电阻较小，电路中的电流较大，内的电流较大，内电压与电压与R R2 2 两端的电压较大，两端的电压较大，R R1 1 的电压较小；无光照时，的电压较小；无光照时，R R1 1 的电的电阻较大，电路中的电流较小，内电压与阻较大，电路中的电流较小，内电压与R R2 2 两端的电压较小，两端的电压较小，R R1 1的电压较大；物块运动挡住光时，要计数
9、一次，所以信号处理的电压较大；物块运动挡住光时，要计数一次，所以信号处理系系统每获得一次高电压就计数一次统每获得一次高电压就计数一次答案：4 4 如图所示，如图所示，R R1 1为定值电阻，为定值电阻，R R2 2为负温度系数的为负温度系数的热敏电阻热敏电阻(负温度系数热敏电阻是指阻值随温度负温度系数热敏电阻是指阻值随温度的升高而减小的热敏电阻的升高而减小的热敏电阻)，L L 为小灯泡，当温为小灯泡，当温度降低时度降低时 A AR R1 1两端的电压增大两端的电压增大 B B电流表的示数增大电流表的示数增大 C C小灯泡的亮度变强小灯泡的亮度变强 D D小灯泡的亮度变弱小灯泡的亮度变弱答案：答
10、案：解析：R R2 2 与灯与灯L L 并联后与并联后与R R1 1 串联，与电源构成闭合电路，串联，与电源构成闭合电路，当当温度降低时，电阻温度降低时，电阻R R2 2 增大，外电路电阻增大，电流表读数减增大，外电路电阻增大，电流表读数减小，灯小，灯 L L 两端电压增大，灯泡亮度变强，两端电压增大，灯泡亮度变强，R R1 1 两端电压减小，故两端电压减小，故C C 正确正确答案：答案：4.干簧管：干簧管：普通干簧管有两个簧片，是用有弹性普通干簧管有两个簧片，是用有弹性的的 材料制成的，它们密封在玻璃管中，材料制成的，它们密封在玻璃管中，成为一组常开型触点成为一组常开型触点.管中充入惰性气体
11、来防止管中充入惰性气体来防止触点被氧化触点被氧化.当磁体靠近当磁体靠近(按一定方位按一定方位)干簧管时，干簧管时，两个簧片被磁化而接通两个簧片被磁化而接通.干簧管将磁场的变化转干簧管将磁场的变化转换成电路的换成电路的 .软磁性软磁性通断通断5.5.霍尔元件：霍尔元件：霍尔元件能够把霍尔元件能够把 这个这个 量转量转换为换为 这个电学量这个电学量.霍尔电压的表达式是：霍尔电压的表达式是：磁感应强度磁感应强度磁学磁学电压电压.HIBUkd6.6.应变式力传感器：应变式力传感器：应变式力传感器是由金属梁应变式力传感器是由金属梁和应变片组成的和应变片组成的.应变片是一种敏感元件应变片是一种敏感元件.弹
12、簧弹簧钢制成的梁形元件一端固定，在梁的上下表面钢制成的梁形元件一端固定，在梁的上下表面各贴一个应变片，在梁的自由端施加向下的力各贴一个应变片，在梁的自由端施加向下的力F F，则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上则梁发生弯曲，上表面拉伸，下表面压缩，上表面应变片的电阻表面应变片的电阻 ，下表面的电，下表面的电阻阻 .变大变大变小变小F F越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大越大，弯曲形变越大，应变片的电阻变化就越大.如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上如果让应变片中通过的电流保持恒定，那么上面应变片两端的电压面应变片两端的电压 ，下面应，下面应 变变 片片 两两 端端 的电的电 压
13、压 .传感器把这两个电压的差传感器把这两个电压的差值输出值输出.力力F F越大，输出的电压差值也就越越大，输出的电压差值也就越 .应变片能够把物体应变片能够把物体 这个力学量转换为电压这个力学量转换为电压这个电学量这个电学量.变大变大变小变小大大形变形变 应用应用电子秤电子秤 作用作用:称量物体重量称量物体重量7双金属片：双金属片：双金属片巧妙地利用了不同金属热膨胀双金属片巧妙地利用了不同金属热膨胀的差异把膨胀系数不同的两种金属片黏合在一起，常的差异把膨胀系数不同的两种金属片黏合在一起，常温下是直的，当加热时，由于两种金属的膨胀程度不同，温下是直的，当加热时，由于两种金属的膨胀程度不同，双金属
14、片就会向膨胀程度双金属片就会向膨胀程度小小的金属片那一侧弯曲的金属片那一侧弯曲应用应用电熨斗电熨斗 图为电熨斗的结构图图为电熨斗的结构图.电熨斗是利用双金属片温度传感器来控电熨斗是利用双金属片温度传感器来控制电路的通断的制电路的通断的.图中双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金图中双金属片上层金属的膨胀系数大于下层金属属.常温下，电熨斗的上下触点应当是接触的，当温度达到设定常温下，电熨斗的上下触点应当是接触的，当温度达到设定温度时，双金属片向下弯曲到一定程度，从而使触点分离，使温度时，双金属片向下弯曲到一定程度，从而使触点分离，使电热丝停止加热电热丝停止加热.如果需要设定较高的温度，应调节调温旋
15、钮，如果需要设定较高的温度，应调节调温旋钮，使升降螺丝下降一些，可使在更高的温度时，触点再分离使升降螺丝下降一些，可使在更高的温度时，触点再分离.8.8.感温铁氧体：感温铁氧体：感温铁氧体是用氧化锰、氧化锌和氧化感温铁氧体是用氧化锰、氧化锌和氧化铁粉末混合烧结而成的，它的特点是：常温下具有铁铁粉末混合烧结而成的，它的特点是：常温下具有铁磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约磁性，能够被磁体吸引，但是温度上升到约103103时，时，就失去了就失去了 ，不能被磁体吸引了，不能被磁体吸引了.这个温度在物这个温度在物理学中称为该材料的理学中称为该材料的“居里温度居里温度”或或“居里居里点点 ”.铁磁性铁磁性手动开关手动开关接线螺丝接线螺丝触点触点永磁铁永磁铁电热板电热板内胆底内胆底转轴转轴感温铁氧体感温铁氧体
